化学能与电能的相互转化0408课件

第二章化学反应与能量化学能与电能的转化演示探究实验现象实验结论实验1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2实验现象实验结论实验1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2演示探究实验现象实验结论实验1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象。H+在铜片上得到电子被还原成氢气。铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2实验现象实验结论实验1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象。铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象，电流计发生偏转。H+在铜片上得到电子被还原成氢气。H+在铜片上得到电子被还原成氢气，说明有电子从锌片流入到铜片.铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2原电池

问题探究1、你能找到原电池的正负极吗?这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？定义:把化学能转变为电能的装置。电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。、锌片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）铜片：2H++2e－＝H2↑（还原反应）

问题探究2、你知道原电池的工作原理吗？能不能写出在二个电极上的离子反应方程式？原电池的工作原理：氧化还原反应

外电路：电子由负极→正极，

电流由正极→负极。内电路：阴离子移向负极，

阳离子移向正极；e－电子流向、电流流向：负极正极小结铜锌原电池原理动画1、原电池：（1）定义：将化学能转变为电能的装置。（2）反应本质：氧化还原反应一、化学能转化为电能（3）原电池正负电极的判断方法负极：正极：电子流出，发生失电子的氧化反应电子流入，发生得电子的还原反应①根据电极材料判断负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属或非金属导体⑤根据现象判断电极不断溶解：负极有气泡冒出、有固体析出：正极实验探究形成原电池的条件形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等形成条件二：电极需插进电解质溶液中实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应2、原电池的构成条件1）两种活泼性不同的金属(或导电非金属)作电极。3）两极相连形成闭合回路。2）电极材料均插到电解质溶液。

两极一液成回路4）自发的氧化还原反应练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑4、市场上出售的“热敷袋”其中主要成分是铁屑，碳粉和少量的NaCl，水等．热敷袋在启用前用塑料袋使之与空气隔绝，启用时打开塑料袋轻轻揉搓，就会放出热量，使用完后，会发现袋内有许多铁屑生成，请回答这些问题：

（1）热敷袋放出的热量来源于（

）放出的热量；

（2）碳粉的作用是

（3）加入NaCl的作用是

（4）写出有关的电极反应式和化学方程式

铁屑被氧化

负极：Fe-2e-→Fe2+

正极：2H2O+O2+4e-→4OH-

Fe2++2OH-→Fe（OH）2

4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3C、Fe和NaCl溶液组成原电池，C作正极，使铁氧化速率加快NaCl溶于水形成电解质溶液，增强导电性思考什么类型的化学反应可设计成原电池？理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。知识回顾：一、原电池：（1）定义：将化学能转变为电能的装置。（2）反应本质：氧化还原反应（3）工作原理：电子由负极→正极电流由正极→负极。阴离子移向负极，（负向负）阳离子移向正极；（正向正）（4）电极反应：负极：发生失电子的氧化反应（负极材料）正极：发生得电子的还原反应（溶液离子）外电路：内电路：（5）电子转移：得电子数=失电子数=转移电子数（6）原电池的构成条件：①两种活泼性不同的金属(或导电非金属)作电极。③两极一液相连形成闭合回路。②电解质溶液。④自发的氧化还原反应（7）原电池正负电极的判断方法：①根据电极材料（强为负）②根据电极反应（氧化反应为负）③根据内或外电路④根据实验现象：电极溶解：负极有气泡冒出、有固体析出：正极二、原电池原理的应用：1、判断金属活动性2、促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率3、寻找钢铁防腐蚀的方法4、原电池的设计……思考：什么类型的化学反应可设计成原电池？

理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。原电池的设计（1）请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：

。2、电极材料：正极

，负极

。3、电极反应式：负极:.正极:.钢铁的吸氧腐蚀:原理：在潮湿空气中钢铁表面形成无数微小的原电池。负极：Fe—2e—=Fe2+正极：2H2O+O2+4e—=4OH—Fe2++2OH—=Fe（OH）24Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3+3H2OFeCGNaCl阅读教材41页资料卡分析钢铁电化学腐蚀的原因，探讨防止钢铁的方法及原理。三、钢铁的腐蚀：钢铁的防腐蚀：（1）覆盖保护层；（2）改变金属内部结构；（3）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；（4）钢铁连接电源负极。四、化学电源的分类类型一次电池二次电池燃料电池只能使用一次，不能充电复原继续使用的化学电池酸（或碱）性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池、锂电池放电后能充电复原继续使用的化学电池铅蓄电池、镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池将燃料燃烧的化学能直接转变成电能的电池氢氧燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池

含义示例干电池上图是锌－锰干电池干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2正极：锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和

H2O等干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）正极：2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和

H2O等2、蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。铅蓄电池铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等优点：可反复使用

缺点：污染大随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。

体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。银锌电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

写出电极反应式。充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放电充电负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：写出电极反应式。氢氧燃料电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池燃料电池

把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池减少污染节约资源小结

由化学方程式书写电极反应式：①找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；②利用电荷守恒分别写出电极反应式；③验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。

迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为负极活性物质，